О ЧЁМ СТАТЬЯ?
Основой для производства бумаги является целлюлоза и вода. Волокна целлюлозы получают из растительного сырья. Чаще всего это древесина, но также используют солому, хлопок и макулатуру. После получения волокон целлюлозы их выпрямляют и отбеливают, вся масса высушивается и разглаживается. Также для получения цветной бумаги добавляют красители. Бумага наматывается в рулоны и разрезается. Далее мы более подробно расскажем о каждом этапе изготовления бумаги.
Для получения волокон целлюлозы древесина проходит долгий путь. Во первых для этого подойдут только некоторые породы дерева. Чаще всего это ель, сосна, тополь и береза. Иногда применяют эвкалипт, тростник и каштан.
Начинается процесс обработки древесины с окорения, то есть избавления от коры. Бревна загружают в специальный барабан, который имеет грубую поверхность с выступлениями. Одна партия крутится в нем около 20 минут, после чего кору сжигают.
Окоренная древесина перекладывается на конвейер, по которому она попадает в специальные пилы, измельчающие её до примерно одинаковых фрагментов, называемые щепой. Щепа может хранится долгое время.
Процесс обработки щепы начинается с промывки. После чего она измельчается в труху. Затем она подвергается щелочной обработке. Происходит это в больших чанах с водой и химикатами, в которых вариться длительное время. Это делают для разрушения связи между волокнами целлюлозы, которые представляют собой своеобразный природный клей. Всю смесь фильтруют и тщательно промывают. После чего в нее добавляют различные наполнители, пропитки, красители. Вещества зависят от типа будущей бумаги.
В результате получается готовая целлюлозная смесь, которая состоит на 99% из воды. Полученную массу подают в бумагоделательную машину. В первую очередь целлюлозная смесь попадает на движущуюся сетку с очень мелкими ячейками, которые пропускают только воду. После чего влажное бумажное полотно попадает на ленту из войлока, дальше на цилиндрические прессы, в результате чего количество воды значительно уменьшается.
Следующий этап, после которого воды остается всего несколько процентов, это сушка. Полотно прогоняют по нагретым крутящимся барабанам, благодаря чему выделяется большое количество влаги и масса сохнет.
Время заключительного процесса производства бумаги. Она поступает на нагретые и отполированные тяжелые валы, которые называются каландры. Между ними бумажный пласт сдавливается с большой силой, в результате чего она становится окончательно сухой и гладкой.
Дальше бумагу скручивают в большие рулоны, например рулоны для приготовления листов А4 имеют массу около 35 тонн и в нем будет 50 километров бумаги. Для того чтобы сделать офисную бумагу катушки разрезают на более мелкие и отправляют на бумагорезательные устройства. На этих автоматизированных устройствах, производство достигает скорости в 55 000 листов в минуту. А за час такая фабрика производит около 7000 упаковок.
Принцип производства бумаги из макулатуры остается тем же — это получение целлюлозы. Технология производства бумаги из макулатуры отличается от производства бумаги из растительного сырья только до момента получения волокон целлюлозы из исходного материала.
Первым этапом макулатуру загружают в гидровзбиватель, который работает по принципу кухонного блендера. Под действием механического процесса и воды макулатура разделяется на волокна и превращается в жидкую бумажную массу. Далее происходит химический процесс отделения чернил и примесей. Последующий процесс изготовления идентичен с любым другим сырьем. Добавляются вещества, отправляется в бумагоделательную машину, в рулоны и режется.
Изготовление бумаги ведется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Эти предприятия располагаются невдалеке от водоемов, поскольку технология изготовления бумаги предполагает использование значительных объемов воды. Основной материал, используемый для производства бумаги - древесина разных (больше – хвойных, потому что они на 40–50% состоят из целлюлозы) сортов и макулатура. В особых случаях используется хлопок. Еще один вид сырья, появившийся относительно недавно, - синтетические волокна. Также основой для производства бумаги может стать ветошь, волокна однолетних растений, шерсть, асбест.
Для изготовления бумаги чаще всего используются такие полуфабрикаты, как целлюлоза и древесная масса в разных соотношениях.
Заготовленная древесина проходит специальную обработку: химическую и механическую.
Целлюлозу получают в процессе варки древесины в химическом растворе. Именно она придает материалу белизну и высокую прочность. Целлюлоза в полусыром виде может быть сразу отправлена на дальнейшую переработку в цех, а может быть спрессована, высушена и в виде серых листов отправлена на продажу другим предприятиям. В чистом виде целлюлоза используется для производства высококачественной бумаги дорогих сортов.
Механическая обработка, помол древесины, приводит к образованию древесной массы - частиц диаметром два-три миллиметра. Этот полуфабрикат содержит не только целлюлозу, но и лигнин - полимер, скрепляющий волокна растений. Именно из-за этого вещества полиграфическая продукция, напечатанная на газетной бумаге, с течением времени становится желтовато-коричневой под воздействием света. Древесная масса в чистом виде может применяться только для производства бумаги недорогих сортов (газетная, упаковочная).
Древесная масса после помола древесины
Производство начинается с изготовления бумажной массы, которая представляет собой смесь воды, целлюлозы и древесной массы (соотношение целлюлозы и д. м. определяет будущие характеристики продукции) с добавлением различных веществ для проклейки, окраски, улучшения свойств материала (клея, смолы, крахмала, мела, каолина и прочего). Соотношение воды и волокон таково, что бумажная масса представляет собой 2,5–3% суспензию.
Предварительно очищенная бумажная масса поступает в бумагоделательную машину - сложный агрегат огромных размеров (длина - свыше 100м, ширина - 15-18м). За одну минуту полуфабрикат успевает пройти через все части БДМ;NOTE_MOBILE_740#
Бумагоделательная машина
Обойтись без бумаги в повседневности почти невозможно. Она задействована во всех сферах жизни: люди читают книги, пользуются документами, заворачивают в упаковку подарки, посылки. Бумагой утирают слезы и даже расплачиваются. Напрасно поклонники современных технологий пророчат ей скорое забвение. Этого не случится еще много веков. Из чего же ее делали раньше, и каковые технологии производства сегодня?
Сколько человечество себя помнит, оно пишет свою историю. Сперва в виде наскальных рисунков, наглядно повествующих о быте древних племен. Позже в Египте листы для написания готовили из стеблей папируса. В ходу у римлян были дощечки, покрытые воском. А в Индии сохранились высушенные плитки слоновьего помета с витиеватыми письменами.
Создателями прототипа бумаги считаются китайцы (примерно в 105 г. н.э.). Первоначально ее делали из отходов шелковичных коконов путем размалывания, тщательной просушки и прессования. Но такое изготовление оказалось дорогим и трудоемким. Тогда внимание умельцев привлекла конопляная крапива. Однако листы, которые получались из нее, в готовом виде оставались слишком грубыми.
Материалы по теме:
Как и из чего делают бензин?
Наилучшим сырьем стала кора тутового (шелковичного) дерева. Ее волокна, смешанные с пенькой, золой и водой, толкли вручную, варили и укладывали на бамбуковое сито. После длительной просушки на солнце выравнивали с помощью камней. Получались прочные и тонкие листы. Для усовершенствования добавляли клей, крахмал и красители. Долгое время тонкости этого рукотворного изготовления хранились в секрете. По некоторым источникам, настойчивым арабам удалось выведать тайны у мастеров под пытками. Так бумага перекочевала в Азию, а оттуда уже в Европу. Первую фабрику поспешили открыть предприимчивые немцы уже в 13 веке.
Раньше бумагу делали из хлопчатой, шелковой и льняной ветоши. Сегодня основным материалом служит древесина . Лидируют хвойные породы, береза, тополь, каштан, эвкалипт. Крупными предприятиями славятся Канада, Россия, США, Скандинавия, Япония, Германия. Комбинаты полностью автоматизированы.
Вы бывший «плюшкин» и теперь у вас есть кипы старых газет, от которых нужно избавиться? Вас бросила подружка и теперь вы жаждете сделать что-нибудь творческое и деструктивное с ее любовными письмами? Вам просто хочется заняться чем-нибудь интересным в дождливый день? Если вы ответили утвердительно хотя бы на один из этих вопросов, мы предлагаем вам сделать бумагу собственными руками. Все, что вам нужно для этого, пригодная для переработки бумага, вода, кастрюля, рама и сетка на окна и, может быть, блендер.
Часть 1
Подготавливаем припасыЧасть 2
Смешиваем бумагу до однородной массыПорвите бумагу на мелкие клочки. На это не надо тратить слишком много времени, но кусочки старайтесь делать поменьше. Достаточно порвать ее на несколько частей.
Вымочите бумагу в воде. Кусочки помельче положите в контейнер (миску или чашку) и залейте их водой. Пусть отмокают 30-45 минут.
Сделайте бумажную массу. Теперь, когда бумага стала мокрой и более гибкой, можем делать из нее бумажную массу – плотную, вязкую, слегка водянистую субстанцию, которая в итоге превратится в лист бумаги. Вот два варианта:
Часть 3
Укладываем бумагуЗаполните емкость наполовину водой. Она должна быть шире, чем рамка и примерно такой же формы.
Выложите массу в емкость и помешайте. Количество добавляемой в воду массы определяет толщину будущей бумаги. Хотя вам нужен плотный слой массы, чтобы полностью закрыть сетку, не нужно превращать всю емкость в болото. Поэкспериментируйте немного. Толщина готового изделия может разниться от бумаги до картона, в зависимости от того, сколько воды добавляется в бумажную массу.
Если есть большие комочки бумаги, уберите их. Лучше выбрать любые комочки, потому что чем глаже и мельче смесь, тем более однородным получится конечный продукт.
Прихватите бумагу (на ваше усмотрение). Если бумага будет использоваться для канцелярских нужд, добавьте 2 чайных ложечки крахмала в бумажную массу и размешайте. Крахмал не даст чернилам въесться в волокна бумаги.
Погрузите рамку в смесь (это только в случае метода рамки). Поместите деревянную рамку в бумажную массу, стороной с сеткой вниз, затем выровняйте, не вынимая из массы. Слегка подвигайте со стороны в сторону, пока масса на сетке не уляжется равномерно.
Поднимите рамку из емкости. Медленно поднимайте рамку, пока она не покажется из воды. Дайте воде стечь над емкостью. Подождите, пока с массы не стечет большая часть воды, и вы увидите зарождающийся лист бумаги. Если лист вам покажется слишком плотным, снимите часть массы. Если слишком тонким, добавьте еще немного массы и снова потрясите ее, чтобы улеглась равномерно.
Уберите излишки воды с бумаги. После того, как вы извлекли рамку из емкости, вам нужно убрать излишек воды из бумажной массы. В зависимости от выбранного вам и метода, вы делаете это следующим образом:
Бумагоделательная машина родилась на рубеже XVIII—XIX вв. еков и стала одним из великих изобретений эпохи промышленного переворота. Этот станок, а заодно и рол (мельница для измельчения целлюлозного сырья) сделали бумагу массовым продуктом, значительно удешевили ее, дали ей стандартное качество, но… лишили рукотворности, то есть качества, присущего бумаге еще со II века до н.э., когда древние китайцы впервые в истории додумались отливать листы из хлопковых волокон. Впрочем, традиция ручного изготовления бумаги не прервалась, но нашла, как принято сейчас говорить, свою «нишу». Теперь бумага «хенд-мейд» используется в основном для декоративных целей: она служит материалом для эксклюзивной канцелярской продукции, визитных карточек, бланков, конвертов, свитков и проч. Ну и конечно же, всякий, кто испытывает влечение к галантной эпохе, может описать свое «чудное мгновение» не на экране планшета, а на листе писчей бумаги вроде той, что всегда была под рукой у самого Александра Сергеевича.
В общем, бумага ручной работы востребована, пусть даже и не в тех масштабах, что стандартная продукция целлюлозно-бумажных комбинатов. Но где и как ее делают? Чтобы ответить на этот вопрос, «ПМ» отправилась в маленькую московскую мастерскую — именно там бумагу делают по‑древнекитайски. Ну, или почти по‑древнекитайски.
Неповторимость бумаги ручной работы может заключаться не только в особом рельефе или водяных знаках, но и в самых неожиданных вкраплениях, что вполне допускается технологией. «Однажды по заказу табачной компании мы делали бумагу, в которой должны были быть вкраплены табачные листья, — вспоминает Дмитрий Андриянкин. — Вопрос решился с помощью нескольких блоков самых дешевых сигарет из соседнего ларька. Сигареты распотрошили, табак размешали в чане с сырьем, и… заказчик остался доволен». «Вкрапления могут быть самыми разными — нити, волокна, елочные иголки и сухоцветы. — говорит Елена Махоткина. — В последнее время в моду вошел эко-стиль, и в бумагу закатываются живые семена цветов, которые потом можно прорастить».
С чего начать рассказ о рукотворной бумаге, как не с сырья? В основе бумаги — растительные волокна, состоящие из целлюлозы. Целлюлоза — главный конструктивный материал растительного мира, полисахарид (то есть полимер из остатков молекул бета-глюкозы), формирующий клеточные оболочки. Все это означает, что бумагу можно сделать из всего, что содержит растительные волокна: из древесины, коры, жмыха от семечек, травянистых растений, но также из хлопчатобумажных и льняных тканей. Ну и из бумаги, конечно. «Когда фирма начиналась, — рассказывает технолог компании «Paperman» Дмитрий Андриянкин, — здесь было популярно изготовление бумаги из разного тряпья, ношеных носков и старых джинсов. Джинсы — отличное сырье, только перед тем как отправить их в рол, надо тщательно отрезать все металлические заклепки, а то ножи, разрубающие металл, начинают издавать страшный скрежет. Получившуюся массу и подкрашивать было не надо — она сразу получалась голубой, такой же выходила и бумага. Сейчас в качестве сырья мы чаще всего используем обычную офисную писчую бумагу — размалываем ее, а потом из получившейся массы делаем листы с теми параметрами, которые требуются заказчику». Когда в перемолку идет даже не макулатура, а белая как снег новехонькая бумага из только что распечатанных пачек, это смотрится странно, хотя умом, конечно, понимаешь, что макулатуру еще где-то надо собрать да очистить, а с природными источниками целлюлозы вроде древесины придется дополнительно повозиться. Бизнес есть бизнес.
Техника для ручного труда. На фото — рамка для отлива листа.
Сухое сырье поступает в уже упомянутый выше рол. Здесь оно смешивается с водой, а закрепленные на валу ряды ножей распускают и подрезают волокна. Регулируя зазор между ножами, можно менять размер фракций помола. Мелкий помол дает мягкую бумагу, а крупный — наоборот. Здесь, кстати, с древними китайцами у компании «Paperman» начинаются расхождения. До XVIII века исходное сырье получали, перемалывая его вручную в ступах. Ну а в наши дни и сам рол уже устарел — на бумагоделательных производствах применяются устройства проточного размола с коническими рабочими инструментами.
Машина для размалывания сырья
Полученная в роле масса отправляется в большой чан, где подготовка сырья продолжается. На этом этапе в него добавляют красители и связующие вещества типа клея (чтобы на бумаге не растекались чернила, как на промокашке). Затем начинается самое интересное — собственно создание бумаги. Лист рождается на мелкой металлической сеточке, натянутой на прямоугольную деревянную рамку. Рамкой мастер зачерпывает сырье, которое предварительно перемещено в другой чан и разбавлено водой. Чем больше воды, тем тоньше и легче выходит бумага. Вода стекает сквозь мелкие отверстия в сетке, а на поверхности остается тонкий слой волокон. Это уже и есть лист, которому, пока он еще сырой и рыхлый, можно придавать нужную фактуру. Если требуется водяной знак, используют специально подготовленную сеточку для рамки. На сеточке выдавливается рисунок, выпуклой частью обращенный в сторону листа. В местах выпуклостей бумага получится тоньше и будет лучше пропускать свет — чередование темных и светлых участков, видимых на просвет, создаст рисунок водяного знака. В это же время, пока лист не высох, бумаге придают заданную фактуру, то есть наносят на поверхность некий декоративный рельеф.
Только что сформированный на рамке лист еще непрочный и рыхлый, потому что мокрый. Первым делом его помещают между войлочных ковриков, а затем «сэндвич» из сырой бумаги и войлока ставится под пресс. Так из листа перед сушкой выводится большая часть влаги. Листы ручной работы обладают всеми необходимыми качествами: они прочны, на них можно писать и печатать.
Дмитрий Андриянкин на наших глазах делает бумагу кремового цвета, с фактурой ткани — как раз такую, на которой, возможно, писали во времена Пушкина. Он дает воде немного стечь с рамки, а затем быстрым уверенным движением перекладывает лист на специальный столик со слегка изогнутой поверхностью. На столике уже лежит лист войлока, а на нем обычная тканая тряпочка, куда, собственно, и укладывается новорожденный лист. Сверху на него кладут еще одну такую же тряпочку, затем новый лист войлока. Когда набирается целый сэндвич из пяти-шести листов с прокладками из войлока и ткани, его отправляют под пресс (конечно, электрический, а не ручной, как у древних китайцев). Пресс отжимает воду, чтобы облегчить высушивание бумаги. Попутно рисунок ткани, облегающей листы с обеих сторон, переносится на бумагу.
В качестве исходного материала лучше всего взять бумажные обрезки, например измельченные в «шредере». Вместо рола вполне подойдет кухонный блендер — туда мы нальем немного воды и положим бумажное сырье.
Когда вода и бумага достигнут консистенции густой каши, можно добавить немного цветной бумаги (для подкрашивания) и еще порубить смесь блендером.
Затем переместим смесь в широкую емкость типа ванночки. Ширина емкости должна быть меньше ширины рамки с сеткой, которой мы будем черпать лист. В качестве рамки можно использовать вставку в форточку с противокомариной сеткой, а можно сделать рамку самостоятельно из дерева и металлической сетки (или туго натянутой сетчатой ткани).
В ванночке сырье разбавляем водой. Туда же подмешиваем ложку крахмала и немного клея ПВА. Можно насыпать в смесь декоративных вкраплений — того же сухоцвета.
Черпаем сырье на рамку, затем, после того как вода стечет, быстро переворачиваем сырой лист на расстеленную ткань (типа фланелевой). Сверху кладем другую впитывающую воду ткань и прижимаем, например, подносом, на который положим груз. Отжимаем воду и сушим. Лист готов.
Если требуется более сложная фактура бумаги, приходится прибегать к специальным металлическим клише. «Однажды заказчик пожелал видеть на бумаге рельеф шкуры каймана, — вспоминает Елена Махоткина из компании «Paperman». — Пришлось найти качественное изображение шкуры, отрисовать его в векторном редакторе и нарезать клише».
Рабочее место мастера, «черпающего» листы. Мутная жидкость в чане — это смесь воды и волокон. Рядом на подставке лежит рамка для формирования листа. Ближе к нам — столик, на который выкладывается лист.
Последний этап работы над листом — сушка. Для этого в мастерской стоит пара профессиональных барабанных глянцевателей (китайцы обходились без них) вроде тех, что работали в доцифровую эру в фотоателье. На сушку бумаги уходит несколько минут, и лишь тогда можно воочию и на ощупь убедиться, насколько бумага ручной работы приятней и «душевней» своей офисной, белой как мел, прародительницы. У листа ровные, но ворсистые края. В принципе, их можно обрезать, но именно отсутствие следов машинной резки придает бумаге особый винтажный колорит.
Последняя стадия изготовления бумаги — сушка. Для сушки используются барабанные глянцеватели — раньше такие стояли в фотолабораториях. Лист к барабану прижимается с помощью полотна. Обычный лист писчей бумаги сушится 3−5 минут.
Бумага, сделанная вручную, тем не менее обладает всеми свойствами обычной бумаги, произведенной промышленным способом. Для изготовления конвертов и прочих сложных изделий на тигельном прессе листы подвергаются вырубке и, если надо, бигуются (биговка — проведение на толстой бумаге борозды под складку). Также на этой бумаге возможна печать всеми видами полиграфических технологий. Сложности могут возникнуть лишь в том случае, если лист имеет слишком выраженный рельеф.
Нынешние методы изготовления бумаги вручную практически ничем не отличаются от старинных технологий. В некоторых странах Азии, например, во Вьетнаме, деревенские жители до сих пор делают бумагу кустарным способом. И тоже кладут в нее цветы.
Все на свете, даже бумага ручной работы, конечно, лучше всего получается у профессионалов. Однако если микропроцессор или качественный электродвигатель изготовить в домашних условиях практически нереально, то сделать дома бумагу попробовать можно (см. врезку на предыдущей странице), и, скорее всего, результат порадует вас и ваших домочадцев.
